2022年1月，四川大學(xué)華西醫(yī)院神經(jīng)外科徐建國(guó)教授團(tuán)隊(duì)和武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院張先正教授團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)表了醫(yī)工結(jié)合學(xué)科研究文章“Neisseria Meningitidis Opca Protein/MnO2Hybrid Nanoparticles for Overcoming Blood Brain Barrier to Treat Glioblastoma”。該合作團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了能夠使藥物穿過(guò)血腦屏障并滲透到腫瘤組織中的仿生納米治療系統(tǒng)MTX@MnO2-Opca，為進(jìn)一步提高膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療療效提供了一種有前景的治療策略。

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)是成人最常見(jiàn)的顱內(nèi)惡性腫瘤，預(yù)后極差。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療的主要障礙是藥物很難高效地透過(guò)血腦屏障(BBB)。

腦膜炎奈瑟菌是流腦的病原菌，它通過(guò)一種名為Opca的外膜入侵蛋白的引導(dǎo)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中特異富集。該研究團(tuán)隊(duì)利用腦膜炎奈瑟菌的Opca蛋白來(lái)修飾化療藥物甲氨蝶呤(MTX)與二氧化錳(MnO2)中納米粒子，從而有效克服化療藥物難透過(guò)血腦屏障的障礙。

Opca蛋白修飾的仿生納米治療系統(tǒng)MTX@MnO2-Opca能夠使藥物穿過(guò)血腦屏障并滲透到腫瘤組織中。MTX@MnO2-Opca在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中積累后，催化分解腫瘤組織中多余的H2O2，從而產(chǎn)生O2緩解腫瘤缺氧，增強(qiáng)化療治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的效果（圖1）。

▲圖1

在體外和體內(nèi)的研究都表明，由于Opca蛋白的修飾，MTX@MnO2-Opca具有穿過(guò)血腦屏障并滲透到顱內(nèi)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的能力（圖2）。MTX@MnO2-Opca一旦在原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中積累，即可通過(guò)催化腫瘤組織中H2O2的分解產(chǎn)生O2，從而緩解腫瘤缺氧，降低膠質(zhì)母細(xì)胞瘤化療的耐藥性。

▲圖2

治療藥物難以穿透血腦屏障是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)預(yù)后極差的重要原因之一。該研究通過(guò)仿生學(xué)的手段模擬腦膜炎奈瑟菌穿透血腦屏障的機(jī)制，利用腦膜炎奈瑟菌Opca蛋白來(lái)修飾化療藥物甲氨蝶呤(MTX)與二氧化錳(MnO2)中納米粒子，使藥物能高效穿透血腦屏障，催化腫瘤組織中H2O2的分解產(chǎn)生O2，達(dá)到增強(qiáng)化療的效果，并在體外實(shí)驗(yàn)和臨床前GBM動(dòng)物模型中進(jìn)行了驗(yàn)證。

此研究表現(xiàn)出典型的醫(yī)工交叉特征，材料設(shè)計(jì)思路具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性，開(kāi)發(fā)的仿生納米治療系統(tǒng)具有很好的臨床轉(zhuǎn)化前景和很強(qiáng)的可拓展性，有望應(yīng)用于更多的藥物用于治療其他腦腫瘤和腦疾病。

四川大學(xué)華西醫(yī)院神經(jīng)外科博士后董程遠(yuǎn)和武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院黃千笑博士為共同第一作者，四川大學(xué)華西醫(yī)院神經(jīng)外科主任徐建國(guó)教授和武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院張先正教授為通訊作者，四川大學(xué)華西醫(yī)院為第一作者單位。